王宗乾， 楊海偉,2， 湯立洋， 解項(xiàng)東

(1. 安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 安徽 蕪湖 241000；2. 惠而浦(中國(guó))股份有限公司 洗滌性能部， 安徽 合肥 230000)

漂白羊毛的防紫外線整理及其耐光穩(wěn)定性能

王宗乾1， 楊海偉1,2， 湯立洋1， 解項(xiàng)東1

(1. 安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 安徽 蕪湖 241000；2. 惠而浦(中國(guó))股份有限公司 洗滌性能部， 安徽 合肥 230000)

為提升羊毛織物的白度，同時(shí)延緩其光黃變速率，采用氧化漂白和氧化/還原聯(lián)合漂白工藝對(duì)其進(jìn)行處理，并對(duì)漂白羊毛進(jìn)行紫外線光照實(shí)驗(yàn)，測(cè)試其光黃變歷程，探討了漂白工藝對(duì)羊毛形貌與光穩(wěn)定性能的影響；采用紫外線吸收劑UVFW對(duì)羊毛進(jìn)行整理，分析了UVFW整理對(duì)其耐光穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明：漂白工藝在提升羊毛白度的同時(shí)，將加速其光黃變速率，同時(shí)加劇其光脆損程度；經(jīng)1%(o.w.f)UVFW整理后，聯(lián)合漂白處理的羊毛織物表現(xiàn)出較高的耐光穩(wěn)定性能，光照6 h后白度仍高于氧漂羊毛織物，其原因在于聯(lián)合漂白羊毛在獲得較高起始白度的同時(shí)，羊毛纖維表面具有更高的表面潤(rùn)濕與吸附能力，有利于UVFW的吸附和擴(kuò)散。

羊毛； 光黃變； 漂白； 紫外線吸收劑； 耐光穩(wěn)定性能； 表面潤(rùn)濕性能

羊毛織物具有柔和的光澤、優(yōu)良的彈性、豐滿的手感及良好的保暖與耐磨性能，深受?chē)?guó)內(nèi)外消費(fèi)者的喜愛(ài)[1]，但羊毛受生長(zhǎng)環(huán)境和日照等多種因素的影響，其顏色通常為淺黃色或黃色,影響白色與淺色成品的外觀以及織物的染色后續(xù)加工，因此，羊毛織物的漂白處理是一項(xiàng)重要的染整加工工序[2]。研究表明，羊毛漂白較多采用氧化漂白工藝，重要原因在于氧化漂白具有較高的白度穩(wěn)定性能[3-5]，采用的氧化劑包括過(guò)氧化氫[6]、過(guò)氧乙酸[7]、過(guò)氧尿素[8]等。同時(shí)，研究還表明，采用活化劑等成分協(xié)助氧化漂白，可有效降低漂白溫度，降低纖維的損傷[9-10]。此外，羊毛漂白還可采用氧化/還原連續(xù)漂白工藝，較少單獨(dú)采用還原漂白工藝，氧化/還原聯(lián)合漂白工藝下，羊毛織物可獲得更高的白度[4,11]。

羊毛織物耐光穩(wěn)定性能差，在服用過(guò)程中易發(fā)生光黃變和光脆損，造成服用性能與外觀質(zhì)量的嚴(yán)重下降。文獻(xiàn)[12]研究證明，漂白羊毛的耐光穩(wěn)定性能更差，原因在于未漂白羊毛的光漂白與光黃變反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，而氧化漂白工藝中雜色生色團(tuán)結(jié)構(gòu)被破壞，羊毛的光漂白效應(yīng)減弱，同時(shí)氧化漂白中近30%的胱氨酸被氧化為磺基丙氨酸，而胱氨酸被研究證實(shí)為羊毛發(fā)生光黃變的抑制劑，綜合效應(yīng)致使氧化漂白羊毛織物的耐光穩(wěn)定性能更差。研究同時(shí)證明，防紫外線整理是提升羊毛光穩(wěn)定性能的一種有效手段[13]，整理到羊毛纖維上的紫外線吸收劑可吸收紫外線，并將吸收的紫外線能量通過(guò)熱能、磷光、熒光等形式散發(fā)出去，吸收劑結(jié)構(gòu)自身又回到基態(tài)，從而保護(hù)了羊毛纖維[14]。但因分子結(jié)構(gòu)的原因，紫外線吸收劑常帶有黃色色澤，故紫外線整理工藝將降低羊毛織物的白度，導(dǎo)致其白度在未光照前就有了較大程度的下降，大大損耗了漂白工藝對(duì)織物白度的提升[4]，因此，羊毛漂白工藝與防紫外線整理工藝的研究具有較高的價(jià)值和應(yīng)用意義，以期達(dá)到提升羊毛耐光穩(wěn)定性能的同時(shí)，不降低漂白羊毛的白度。當(dāng)然，合成和研發(fā)新型的紫外線吸收劑，降低紫外線吸收劑對(duì)羊毛起始白度的影響也是一項(xiàng)重要研發(fā)途徑。

前期研究已證明，雙漂工藝下蠶絲織物可獲得更高的白度，將雙漂蠶絲與紫外線整理工藝配合可獲得較高耐光穩(wěn)定性能，同時(shí)光照歷程中，蠶絲的白度沒(méi)有顯著降低[15]。由此，本文分別采用氧漂和氧化/還原聯(lián)合漂白工藝對(duì)羊毛織物進(jìn)行處理，闡明漂白工藝對(duì)羊毛光穩(wěn)定性能的影響規(guī)律，并采用具有代表性的苯并三唑結(jié)構(gòu)紫外線吸收劑UVFW對(duì)漂白羊毛織物進(jìn)行處理，并探討漂白工藝與UVFW作用于羊毛織物后對(duì)其耐光穩(wěn)定性能的影響規(guī)律，從纖維形貌、光譜特性與表面潤(rùn)濕性能等角度探討了氧化/還原聯(lián)合漂白羊毛經(jīng)UVFW整理顯著提升羊毛織物耐光穩(wěn)定性能的作用機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

羊毛機(jī)織物(市售，簡(jiǎn)稱羊毛織物)，實(shí)驗(yàn)前將該織物在40 ℃、質(zhì)量濃度為1 g/L的平平加O水溶液中處理15 min，再經(jīng)自來(lái)水漂洗，以除去織物表面沾染的油污，室溫下晾干，備用。

紫外線吸收劑 UVFW(亨斯邁紡織染化有限公司)，30% H2O2、焦磷酸鈉、二氧化硫脲、保險(xiǎn)粉等，均為分析純。

1.2 氧化漂白工藝

配制氧化漂白液，其中H2O2和焦磷酸鈉的質(zhì)量濃度分別為30 g/L和6 g/L，調(diào)節(jié)pH值至9.0，在60 ℃、浴比為1∶50的條件下漂白60 min。漂白后的羊毛織物經(jīng)自來(lái)水漂洗，室溫自然晾干。

1.3 氧化/還原聯(lián)合漂白工藝

將氧化漂白的羊毛織物進(jìn)行還原漂白，還原漂白工藝參數(shù)為：二氧化硫脲和保險(xiǎn)粉的質(zhì)量濃度分別為0.5 g/L和0.4 g/L，調(diào)節(jié)pH值為6.5，在50 ℃下漂白1 h，浴比為1∶50；還原漂白工藝后，織物經(jīng)自來(lái)水漂洗，室溫自然晾干。經(jīng)氧化/還原聯(lián)合漂白工藝處理的羊毛織物簡(jiǎn)稱為聯(lián)合漂白羊毛織物。

1.4 UVFW整理工藝

分別對(duì)未漂羊毛織物(即羊毛織物原樣)、氧漂羊毛織物、聯(lián)合漂白羊毛織物進(jìn)行UVFW整理。UVFW整理采用浸漬工藝，工藝參數(shù)如下：UVFW用量分別為1%、3%(o.w.f)，用甲酸調(diào)節(jié)工作液的pH值為4.0，浴比為1∶50，在80 ℃下處理1 h；浸漬結(jié)束后，經(jīng)自來(lái)水漂洗，并在室溫下自然晾干[15]。

1.5 紫外線光照實(shí)驗(yàn)方法

在ZN-P型紫外光耐氣候試驗(yàn)箱(南京環(huán)科試驗(yàn)設(shè)備有限公司)中進(jìn)行紫外線光照實(shí)驗(yàn)，紫外光源由8只UVB紫外燈管組成，其能量發(fā)射光譜波長(zhǎng)范圍與發(fā)射峰值見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。紫外光照裝置采用冰水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，保持光照織物環(huán)境溫度為30 ℃，相對(duì)濕度為60%。每隔2 h取出光照織物試樣，并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)與指標(biāo)的測(cè)試。

1.6 測(cè)試方法

1.6.1 羊毛纖維表觀形貌觀察

采用S- 4800型掃描電子顯微鏡(日本日立)分別對(duì)未漂羊毛、氧漂羊毛、聯(lián)合漂白羊毛織物的形貌進(jìn)行觀察。首先將待測(cè)試樣黏附于樣品臺(tái)上，放入SBC-12型離子濺射儀對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行鍍金，隨后將鍍金試樣放置于掃描電鏡置物臺(tái)上，抽真空后即可開(kāi)始測(cè)試。

1.6.2 羊毛表面潤(rùn)濕性能測(cè)試

采用DCAT-11型表面張力儀(德國(guó)Dataphysics儀器公司)分別對(duì)未漂羊毛、氧漂羊毛、聯(lián)合漂白羊毛織物的潤(rùn)濕性能與表面接觸角進(jìn)行測(cè)試。具體測(cè)試方法與參數(shù)如下：室溫下，采用Wilhelmy吊片法[17]測(cè)試不同待測(cè)樣品的潤(rùn)濕性能，設(shè)置試樣前進(jìn)和后退速度均為0.05 mm/s，樣品浸入的深度為3.00 mm；并通過(guò)系統(tǒng)自帶分析軟件記錄試樣與液體的動(dòng)態(tài)接觸角。每個(gè)試樣測(cè)3次，取平均值，測(cè)試溶液選用蒸餾水，其表面張力為72.8 mN/m。

1.6.3 吸附與擴(kuò)散性能測(cè)試

通過(guò)殘液吸光度法表征不同羊毛織物對(duì)UVFW的吸附和擴(kuò)散性能。具體工藝參數(shù)為：配制3份用量為10%(o.w.f)的UVFW整理液，pH值為4.0，浴比為1∶50，在80 ℃下分別對(duì)未漂羊毛、氧漂羊毛、聯(lián)合漂白羊毛織物進(jìn)行防紫外線整理1 h，整理結(jié)束后，取出羊毛織物，采用UV2600型紫外可見(jiàn)光譜儀(上海天美)對(duì)3份殘液進(jìn)行光譜測(cè)試，結(jié)果用于表征不同羊毛織物對(duì)整理劑UVFW的吸附與擴(kuò)散性能。

1.6.4 白度與黃度與反射率測(cè)試

采用LB-48B型熒光白度測(cè)定儀(深圳藍(lán)博檢測(cè)儀器有限公司)對(duì)羊毛織物的藍(lán)光白度(R457)值進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)試樣測(cè)3次，取平均值。

采用Datacolor650型測(cè)配色儀，對(duì)羊毛織物的反射率與三刺激值X、Y、Z進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試光學(xué)參數(shù)設(shè)定為D65，2°視角，波長(zhǎng)范圍為400～700 nm。采樣孔直徑為16 mm。其中羊毛織物的相對(duì)黃度值Yi根據(jù)下式[4]進(jìn)行計(jì)算：

Yi=Y-Z

1.6.5 織物斷裂強(qiáng)力的測(cè)試

參照GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)的測(cè)定 條樣法》，對(duì)羊毛織物試樣進(jìn)行強(qiáng)力指標(biāo)測(cè)試，每個(gè)試樣測(cè)試3次，取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 羊毛織物紫外線光照黃變歷程

將未漂白的羊毛織物放置于紫外光耐氣候試驗(yàn)箱中進(jìn)行光照處理，光照過(guò)程中每隔2 h取出織物試樣，測(cè)試其白度、反射率及三刺激值，并計(jì)算各織物試樣的相對(duì)黃度值，整個(gè)光照時(shí)長(zhǎng)為18 h；依據(jù)不同光照時(shí)間后羊毛織物的白度值得到光照過(guò)程中羊毛白度的變化曲線，結(jié)果如圖1所示；依據(jù)光照過(guò)程中羊毛織物相對(duì)黃度值的差值，得到織物光照過(guò)程中黃度的變化曲線，結(jié)果如圖2所示。

圖1 羊毛紫外線光照白度變化曲線Fig.1 Whiteness change curve of wool under UV irradiation

圖2 羊毛紫外線光照黃度變化曲線Fig.2 Yellowness change curve of wool under UV irradiation

從圖1、2可看出，紫外線光照過(guò)程中，隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，羊毛織物的白度逐漸降低，黃度逐漸升高。經(jīng)18 h的紫外線光照后，羊毛織物由起始白度值58.73%降低至50.40%，白度值下降率為0.46%/h。依據(jù)圖1、2曲線的變化斜率可知，羊毛織物在紫外線光照的初始階段，其白度和黃度的變化速率明顯高于整個(gè)光照區(qū)間。紫外線光照導(dǎo)致羊毛織物發(fā)生光黃變，這是由于羊毛是蛋白質(zhì)纖維，在紫外線輻射過(guò)程中，羊毛蛋白質(zhì)中的芳香族氨基酸吸收了紫外線能量而發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成黃色物質(zhì)而導(dǎo)致羊毛發(fā)生黃變，使其白度值降低，黃度值增加[12-13]。

本文同時(shí)測(cè)試了光照過(guò)程中羊毛織物反射率的變化，結(jié)果如圖3所示。由圖可看出：相對(duì)于羊毛織物原樣，經(jīng)紫外線光照后，羊毛織物在 400～700 nm整個(gè)可見(jiàn)光波段的反射率有明顯降低，但隨著紫外線光照時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，黃變羊毛的反射率下降幅度并不顯著，反射率下降僅表現(xiàn)在400～550 nm的短波段區(qū)間；因曲線較為接近，圖3中僅標(biāo)注了光照8 h和16 h的反射率曲線。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因在于羊毛的光黃變是緩慢持續(xù)進(jìn)行的反應(yīng)過(guò)程，且羊毛蛋白質(zhì)在紫外線光照過(guò)程中生成的黃色發(fā)色團(tuán)將增加對(duì)短波長(zhǎng)波段光子能量的吸收，因此，相對(duì)其他波段區(qū)間，400～550 nm短波段區(qū)間的反射率下降較為明顯。

圖3 羊毛紫外線光照反射率變化曲線Fig.3 Reflectance change curve of wool under UV irradiation

2.2 漂白羊毛及其光黃變歷程

對(duì)織物的白度、黃度、織物斷裂強(qiáng)力進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表1所示。漂白工藝前后羊毛織物的反射率曲線如圖4所示。

表1 漂白羊毛織物性能指標(biāo)Tab.1 Properties of bleached wool fabric

圖4 漂白羊毛的反射率曲線Fig.4 Reflectance curves of bleached wool fabric

由表1可知，相比未經(jīng)漂白處理的羊毛織物原樣，經(jīng)氧漂和聯(lián)合漂白處理后織物白度值分別提升了1.50%和4.17%，黃度值分別降低了0.4和1.48，結(jié)合圖4中反射率曲線可看出，聯(lián)合漂白羊毛織物具有更高的反射率，即聯(lián)合漂白工藝可使羊毛織物獲得更高的白度。不同漂白工藝引起羊毛織物強(qiáng)力不同程度的損傷。由表1數(shù)據(jù)計(jì)算可知：氧漂工藝后，織物的強(qiáng)力下降了3.17%；而聯(lián)合漂白工藝后，織物強(qiáng)力有了更大幅度的下降，下降幅度為5.00%。經(jīng)漂白處理后羊毛織物的白度得到了一定程度的提升，這有助于提升羊毛織物的服用品質(zhì)，但漂白工藝是否會(huì)對(duì)羊毛織物的耐光穩(wěn)定性能產(chǎn)生不利影響以及具體影響程度需要進(jìn)一步研究。為此，本文實(shí)驗(yàn)對(duì)漂白羊毛織物的耐光穩(wěn)定性能進(jìn)行了測(cè)試，并與未經(jīng)漂白處理的羊毛織物原樣進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)圖5、6。

圖5 漂白羊毛紫外線光照白度變化曲線Fig.5 Whiteness change curves of bleached wool under UV irradiation

圖6 漂白羊毛紫外線光照黃度變化曲線Fig.6 Yellowness change curves of bleached wool under UV irradiation

從圖5可知，光照起始階段，氧漂、聯(lián)合漂白及未經(jīng)漂白處理的羊毛織物白度均有快速下降，紫外線光照2 h后，氧漂織物的白度甚至已低于未漂白的羊毛織物，這是因?yàn)樵谘跗に嚭?，羊毛纖維鱗片組織遭到破壞，紫外線光子能量將直接作用于特征氨基酸分子，減少了對(duì)紫外線光子能量的物理阻擋，有利于發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)；而聯(lián)合漂白工藝處理的羊毛織物起始白度較高，經(jīng)相同時(shí)間的紫外線光照，白度雖有降低，但仍高于氧漂及未漂白的羊毛織物試樣；當(dāng)光照時(shí)間延長(zhǎng)至18 h后，3種羊毛織物試樣的白度已無(wú)限接近。從整個(gè)曲線的變化可得出，氧漂羊毛織物白度值由起始的60.23%降低到50.27%，下降速率為0.55%/h，聯(lián)合漂白羊毛白度值由62.9%降低到50.59%，下降速率為0.68%/h。由2.1可知，未漂白羊毛織物原樣白度下降速率為0.46%/h。綜上分析可知，氧漂和聯(lián)合漂白工藝都將加速羊毛織物的光黃變速率，其中聯(lián)合漂白工藝對(duì)羊毛紫外線光照光黃變性能的影響更為顯著。

黃度是表征羊毛織物耐光穩(wěn)定性能的另外一項(xiàng)指標(biāo)，由圖6的黃度變化曲線可知，經(jīng)相同時(shí)間的紫外線光照，漂白羊毛織物的黃度變化值大于未漂羊毛織物。由圖6可得出與圖5同樣的結(jié)論，即漂白工藝將加速羊毛織物的光黃變速率。綜上可知，漂白工藝雖然可暫時(shí)提升羊毛織物的起始白度，但也帶來(lái)了更差的耐光穩(wěn)定性能，其白度下降速率較未漂白織物更高，經(jīng)一定時(shí)間的紫外線光照后，漂白工藝帶來(lái)的白度提升值將消失殆盡。2.3 UVFW整理羊毛織物及其耐光穩(wěn)定性能

為探討UVFW整理工藝對(duì)羊毛織物，尤其對(duì)漂白羊毛織物耐光穩(wěn)定性能的影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)按照1.4所述方法，分別采用1%和3%(o.w.f)的UVFW對(duì)未漂、氧漂及聯(lián)合漂白羊毛織物進(jìn)行防紫外線整理，本文實(shí)驗(yàn)首先測(cè)試了經(jīng)UVFW整理后各羊毛試樣的白度值，結(jié)果如表2所示。

表2 UVFW整理后羊毛織物的白度Tab.2 Whiteness of wool after treated by UVFW

由表2可知：未漂白羊毛原樣分別經(jīng)1%、3%(o.w.f)UVFW整理后，其白度值相比羊毛原樣分別下降了1.61%和3.47%，可見(jiàn)UVFW防紫外線整理將對(duì)羊毛織物的白度產(chǎn)生較大影響，明顯降低織物原有的白度；氧漂羊毛織物起始白度較羊毛織物原樣提升了1.50，但經(jīng)1%、3%(o.w.f)的UVFW整理后，白度又分別降低了1.45%和2.79%，UVFW整理已經(jīng)完全抵消了氧漂工藝對(duì)織物白度提升的貢獻(xiàn)；聯(lián)合漂白羊毛織物經(jīng)1%(o.w.f)的UVFW整理后，白度值仍可維持在61.01%，高于氧漂羊毛織物的白度，若經(jīng)3%(o.w.f)的UVFW整理其白度值相比羊毛原樣仍提升了0.74%。為此，本文實(shí)驗(yàn)繼續(xù)考察了漂白羊毛經(jīng)UVFW整理后的耐光穩(wěn)定性能，結(jié)果見(jiàn)圖7、8。

圖7 UVFW整理羊毛紫外線光照白度變化曲線Fig.7 Whiteness change curves of wool treated by UVFW under UV irradiation

由圖7可知：經(jīng)UVFW整理的羊毛織物其耐光穩(wěn)定性能均得到了顯著提升，光照過(guò)程中，織物白度的下降速率遠(yuǎn)低于未經(jīng)UVFW整理的羊毛織物；同時(shí)，圖7中6條曲線的斜率較為接近，并無(wú)顯著差異，表明織物經(jīng)1%、3%(o.w.f)UVFW整理后，具有幾乎相同的耐光穩(wěn)定性能，增加UVFW用量對(duì)耐光穩(wěn)定性能的提升差異并不明顯，但羊毛織物試樣經(jīng)3%(o.w.f)UVFW防紫外線整理后，織物起始白度相對(duì)于1%(o.w.f)UVFW整理卻有了明顯降低；在圖7的6種羊毛織物試樣中，經(jīng)聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理后的羊毛織物在整個(gè)紫外線光照時(shí)段內(nèi)一直具有最高的白度值，且光照6 h后，白度仍高于氧漂羊毛織物的起始白度，光照12 h后，織物白度仍高于未漂羊毛織物原樣的起始白度值。由此可見(jiàn)，羊毛織物經(jīng)聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理工藝可實(shí)現(xiàn)在不降低白度的前提下，提升羊毛的耐光穩(wěn)定性能。

由圖8可知，6種織物試樣的黃度變化曲線存有交叉，變化趨勢(shì)不如白度變化曲線明顯，但從中仍可得出經(jīng)聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理工藝處理的羊毛織物在相同光照條件下，具有最低的黃度值，且織物產(chǎn)生黃變的速率最為緩慢。

紫外線光照過(guò)程中，羊毛織物除產(chǎn)生光黃變問(wèn)題外，還將產(chǎn)生光脆損問(wèn)題，為此測(cè)試了羊毛織物經(jīng)紫外線光照后織物的斷裂強(qiáng)力，用于表征紫外線光照引起羊毛織物的光脆損程度，結(jié)果如表3、4所示。

表3 紫外線光照對(duì)羊毛織物強(qiáng)力的影響Tab.3 Influence of UV irradiation on wool fabric strength

注：表中光照后強(qiáng)力數(shù)據(jù)為紫外線照射18 h后的數(shù)據(jù)。

表4 紫外線光照對(duì)UVFW整理羊毛織物強(qiáng)力的影響Tab.4 Influence of UV irradiation on strength of wool fabric treated by UVFW

注：表中光照后強(qiáng)力數(shù)據(jù)同樣為紫外線照射18 h后的數(shù)據(jù)；損失率1為光照前后織物強(qiáng)力的實(shí)際損失率；損失率2為減去因漂白工藝對(duì)織物強(qiáng)力損失后的折算損失率，用于表示僅紫外線光照對(duì)織物強(qiáng)力損失率的貢獻(xiàn)。

由表3中數(shù)據(jù)可知：紫外線光照后，不同羊毛織物的強(qiáng)力均受到了不同程度的損傷，同時(shí)漂白工藝自身也對(duì)羊毛織物的強(qiáng)力造成損傷；相同紫外線光照時(shí)間下，未漂羊毛織物的強(qiáng)力損失率最低，而聯(lián)合漂白羊毛織物強(qiáng)力損失率最高，其值為20.52%，幾乎是羊毛原樣損失率的2倍，這進(jìn)一步表明了漂白工藝雖然可提升羊毛織物的白度，但將對(duì)織物的耐光穩(wěn)定性能帶來(lái)不利影響。

由表4中數(shù)據(jù)可知，UVFW整理后的織物經(jīng)相同時(shí)間的紫外線光照后，織物的強(qiáng)力損失率均有顯著下降，表明紫外線吸收劑UVFW整理有助于提升羊毛織物的耐光穩(wěn)定性能，降低織物的光脆損，且UVFW質(zhì)量濃度的增加有利于保護(hù)織物強(qiáng)力。其中聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理的羊毛織物其強(qiáng)力損失率雖然是6種織物試樣中最高的，但該織物光照后的強(qiáng)力相對(duì)于羊毛織物原樣僅下降了約10%，仍處于較低水平。若消除漂白工藝對(duì)羊毛強(qiáng)力帶來(lái)的損失，即通過(guò)損失率2的數(shù)據(jù)可知，聯(lián)合漂白羊毛織物經(jīng)UVFW整理后，強(qiáng)力損失率低于氧漂和未漂羊毛織物。綜上可知，經(jīng)聯(lián)合漂白工藝后的羊毛織物，若再經(jīng)1%(o.w.f)的UVFW整理工藝，可實(shí)現(xiàn)羊毛織物獲取較高的白度，同時(shí)具備優(yōu)良的耐光穩(wěn)定性能，在紫外線光照過(guò)程中，該組合工藝下羊毛織物的白度可一直維持在較高水平。2.4 UVFW提升漂白羊毛光穩(wěn)定的機(jī)制為表征漂白工藝對(duì)羊毛纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，本文實(shí)驗(yàn)對(duì)不同工藝處理羊毛織物的形貌進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如圖9所示。

圖9 羊毛纖維的形貌Fig.9 Morphologies of wool fiber.(a) Unbleached wool(×2 000); (b) Wool bleached by oxidation bleaching process(×2 200); (c) Wool bleached by oxidation/reduction combined bleaching process (×2 000)

羊毛纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)由鱗片組織(表皮層)、皮質(zhì)層、髓質(zhì)層(毛髓)3層結(jié)構(gòu)組成，其中鱗片組織(表皮層)形貌對(duì)化學(xué)藥劑在羊毛纖維上的擴(kuò)散速率和最終吸附量起著支配和控制作用。由圖9可知：未漂羊毛織物纖維鱗片組織特征明顯，形貌完整；氧漂羊毛纖維鱗片組織有了一定程度的破壞，鱗片形貌不再完整，原因在于氧漂工藝中，氧化劑對(duì)分布在鱗片組織中的二硫鍵作用，將其氧化并可形成少量的水溶性蛋白，致使鱗片組織部分破壞脫落，從而造成鱗片表層內(nèi)外滲透壓之差，氧化劑處理液向纖維內(nèi)滲透，羊毛纖維色素成分被氧化脫色；聯(lián)合漂白工藝后羊毛纖維表觀形貌更為粗糙，鱗片組織不再明顯，表面侵蝕現(xiàn)象突出，原因在于氧漂工藝后再經(jīng)還原工藝處理，羊毛鱗片層中仍存有的二硫鍵結(jié)構(gòu)將被還原斷鍵，形成可溶性蛋白質(zhì)，纖維蛋白質(zhì)主體成分受損，且纖維表面成分剝離，鱗片層組織對(duì)化學(xué)藥劑的阻礙與屏障效應(yīng)顯著減弱[18]，還原劑處理液擴(kuò)散快速進(jìn)入纖維內(nèi)部，基于還原脫色機(jī)制進(jìn)一步對(duì)羊毛色素成分作用，提升羊毛纖維的白度。上述3種羊毛纖維形貌的表征結(jié)果與漂白工藝對(duì)羊毛織物起始強(qiáng)力損失數(shù)據(jù)相呼應(yīng)，漂白工藝對(duì)纖維的損傷導(dǎo)致了織物強(qiáng)力的損失，其中聯(lián)合漂白工藝處理的羊毛纖維其損傷更為嚴(yán)重，織物的強(qiáng)力損失率也較高。

進(jìn)一步采用表面張力儀對(duì)不同工藝處理羊毛織物的表面潤(rùn)濕性能進(jìn)行了測(cè)試，并分析不同試樣的動(dòng)態(tài)接觸角，結(jié)果如表5所示。羊毛織物表面潤(rùn)濕性能測(cè)試結(jié)果如圖10所示。

表5 羊毛織物的動(dòng)態(tài)接觸角Tab.5 Dynamic contact angle of wool fabrics (°)

注：1—后退曲線；2—前進(jìn)曲線。圖10 羊毛織物的表面潤(rùn)濕性能曲線Fig.10 Surface wetting property curves of wool fabric.(a) Unbleached wool; (b) Oxidation bleached wool; (c) Oxidation/reduction combined bleached wool

動(dòng)態(tài)接觸角由前進(jìn)接觸角和后退接觸角2部分組成，其中前進(jìn)接觸角是指試樣進(jìn)入試液的動(dòng)態(tài)接觸角，體現(xiàn)液體潤(rùn)濕固體表面的能力，對(duì)拒水性敏感；后退接觸角是指試樣離開(kāi)試液的動(dòng)態(tài)接觸角，體現(xiàn)液體從固體表面移去的難易，對(duì)親水性敏感，二者之差為接觸角滯后值，可體現(xiàn)試樣的潤(rùn)濕性能及其他性能[19]。由表5數(shù)據(jù)可知，聯(lián)合漂白羊毛織物的前進(jìn)接觸角和后退接觸角均為3種測(cè)試羊毛織物中的最小值，且滯后值最大。上述數(shù)據(jù)表明聯(lián)合漂白羊毛織物具有更好的表面潤(rùn)濕性能，即羊毛織物經(jīng)過(guò)聯(lián)合漂白工藝后，其表面潤(rùn)濕性能得到了明顯提升。

為證實(shí)漂白工藝對(duì)羊毛織物表面潤(rùn)濕性能的影響，本文實(shí)驗(yàn)放大了防紫外線整理工藝中紫外線吸收劑UVFW的用量，并對(duì)不同羊毛織物的UVFW整理殘液進(jìn)行光譜測(cè)試，結(jié)果如圖11所示。其光譜特征因UVFW為苯并三唑結(jié)構(gòu)紫外線吸收整理劑而呈現(xiàn)典型的“馬鞍型”。

圖11 羊毛織物UVFW整理殘液的光譜曲線Fig.11 Spectral curves of residual UVFW finishing liquids of wool fabric

由圖11可知：經(jīng)相同工藝的UVFW整理后，未漂羊毛織物殘液中UVFW的吸光度最高，表明殘液中還存有較高濃度的UVFW成分；氧漂羊毛織物殘液中UVFW的光譜信號(hào)強(qiáng)度居中，而聯(lián)合漂白羊毛織物殘液中UVFW光譜信號(hào)強(qiáng)度最弱。綜上分析可表明，聯(lián)合漂白羊毛織物的整理殘液中含有的UVFW質(zhì)量濃度最低，即相同整理工藝下，聯(lián)合漂白羊毛織物吸附的UVFW成分最多。

綜合纖維的形貌、羊毛織物的表面潤(rùn)濕性能以及UVFW整理殘液的光譜分析可得出，聯(lián)合漂白工藝后，因鱗片組織的破壞以及表面的侵蝕，羊毛織物具有更高的表面潤(rùn)濕性能和吸附能力，在UVFW防紫外線整理中，相同工藝條件下，聯(lián)合漂白羊毛織物可吸附更多的UVFW分子，使其耐光穩(wěn)定性能得到更大程度的提升，這也很好地解釋了盡管聯(lián)合漂白羊毛織物的起始強(qiáng)力受到了一定程度的損失，但經(jīng)UVFW整理后，紫外線光照過(guò)程中其光脆損速率反而較低，紫外線光照后織物強(qiáng)力損失率仍維持在較低的水平；因聯(lián)合漂白羊毛織物可獲得更高的起始白度，因此采用聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理工藝可賦予羊毛織物優(yōu)良的耐光穩(wěn)定性能，并使羊毛織物在紫外線光照過(guò)程中一直保持較高的白度。

3 結(jié) 論

1)羊毛織物耐光穩(wěn)定性能差，受紫外線光照易發(fā)生光黃變和光脆損，同時(shí)漂白工藝將加劇羊毛織物的光黃變和光脆損，致使其耐光穩(wěn)定性能進(jìn)一步變差。

2)UVFW整理可提升羊毛織物的耐光穩(wěn)定性能，但羊毛織物的起始白度將有明顯降低。

3)聯(lián)合漂白+1%(o.w.f)UVFW整理工藝可提升羊毛的耐光穩(wěn)定性能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)光照過(guò)程中羊毛織物的白度維持在較高水平。其原因在于聯(lián)合漂白工藝后，羊毛鱗片組織的破壞以及表面的侵蝕致使羊毛織物具有更高的表面潤(rùn)濕性能和吸附能力，在UVFW的防紫外線整理中，相同的工藝條件下，聯(lián)合漂白羊毛織物將吸附更多的UVFW分子，其耐光穩(wěn)定性能得到了更高程度的提升。

FZXB

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Anti-ultraviolet finishing and light stability of bleached wool

WANG Zongqian1, YANG Haiwei1,2, TANG Liyang1, XIE Xiangdong1

(1.CollegeofTextilesandFashion,AnhuiPolytechnicUniversity,Wuhu，Anhui241000,China；2.WashingPerformanceDepartment,WhirlpoolChinaLtd.,Hefei，Anhui230000,China)

In order to improve the whiteness and decrease the light yellowing rate of wool fabric, the wool fabric was bleached by oxidation and oxidation/reduction combined bleaching process firstly, and then the bleached wool fabric was irradiated by UV light, its light yellowing process was measured, and the influence of bleaching on morphology and light stability of wool fabric was discussed. The anti-ultraviolet finishing of wool was treated with UV absorbent UVFW and the UVFW finishing effect on the wool light stability was discussed. The results show the whiteness of wool increases, and the light yellowing rate and light tender rate also increase. The wool fabric treated by oxidation/reduction combined bleaching process and anti-ultraviolet finishing with 1%(o.w.f)UVFW has good light stability, and its whiteness is even slightly higher than that of oxidation bleached wool fabric after UV irradiation for 6 h, which will contribute to higher whiteness, higher surface wettability and adsorption capacity to improve the adsorption and diffusion of UVFW to wool fiber.

wool; light yellowing; bleach; UV absorber; light stability; surface wettability

2016-05-25

2016-12-19

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51503002)；安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1608085QB43)；安徽省高校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2016A796)

王宗乾(1982—)，男，副教授，博士。研究方向?yàn)樵偕鞍踪|(zhì)復(fù)合材料與生態(tài)加工技術(shù)。E-mail: wzqian@ahpu.edu.cn。

10.13475/j.fzxb.20160506309

TS 192.7

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